JP6862604B2 - 垂直多関節ロボットの慣性パラメータ同定システム及び慣性パラメータ同定方法並びに垂直多関節ロボットの制御装置及び制御方法 - Google Patents
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Description
まず、図1乃至図4を用いて5軸垂直多関節ロボット11の構成を説明する。
この場合、往復旋回動作の加減速をできるだけ小さくすれば、加減速トルクの影響を無視できる程度にまで小さくすることができる。加減速トルクを小さくするには、旋回速度をできるだけ低速にして、一定速度で旋回する区間をできるだけ長くするようにすれば良い。加減速トルクの影響を無視できれば、サーボモータ31のトルクと摩擦トルクと重力トルクとの関係は、次式で表される関係となる。
ここで、各関節角度における重力トルクは、往復旋回動作の往路と復路で同じ値となる。一方、各関節角度における摩擦トルクは、往復旋回動作の往路と復路で作用方向が反転して符号(±)が反対になるが、各関節角度における摩擦トルクの絶対値は、往路と復路で同じ値となる。従って、各関節角度における往路トルクと復路トルクとの平均値(つまり各関節角度における往路トルクと復路トルクとを足して2で割り算した値)を算出すると、各関節角度におけるサーボモータ31のトルクから摩擦トルクの影響をキャンセルした重力トルクを求めることができる。この際、上述したように、往復旋回動作中の加減速トルクの影響を無視できるように旋回速度をできるだけ低速にして、一定速度で旋回動作させる区間をできるだけ長くするようにすれば、各関節角度における往路トルクと復路トルクとの平均値を算出することで、各関節角度におけるサーボモータ31のトルクから摩擦トルクと加減速トルクの両方の影響をキャンセルした重力トルクを求めることができる。
Claims (7)
- 垂直多関節ロボットのアーム先端の手首部に交換可能に取り付けたエンドエフェクタをモータで駆動される前記手首部の関節軸によって旋回動作させるときの慣性パラメータを同定する垂直多関節ロボットの慣性パラメータ同定システムにおいて、
前記エンドエフェクタを前記手首部の関節軸に作用する重力トルクが0となる関節角度を含む所定区間で往復旋回動作させる制御部と、
前記エンドエフェクタの往復旋回動作中に前記手首部の関節軸の関節角度を計測して算出する関節角度算出部と、
前記エンドエフェクタの往復旋回動作中に各関節角度における前記モータのトルクを計測して算出するトルク算出部と、
前記関節角度算出部及び前記トルク算出部で算出した往路の各関節角度における前記モータのトルク(以下「往路トルク」という)と復路の各関節角度における前記モータのトルク(以下「復路トルク」という)とに基づいて各関節角度における前記モータのトルクから摩擦トルクを補償した重力トルクを算出する重力トルク算出部と、
前記重力トルク算出部で算出した各関節角度における重力トルクに基づいて前記慣性パラメータを同定する慣性パラメータ同定部と、
事前に重量が異なる複数の基準重りを用意して、その基準重りを1個ずつ前記アーム先端の手首部に付け替えて前記往復旋回動作させて各関節角度における重力トルクを算出して前記複数の基準重りの各関節角度における重力トルクの算出データを記憶した記憶部とを備え、
前記慣性パラメータ同定部は、前記慣性パラメータの1つである前記エンドエフェクタの重量を同定する際に、前記重力トルク算出部で算出した各関節角度における重力トルクを前記記憶部に記憶されている前記複数の基準重りの各関節角度における重力トルクと比較して両者の差が最小となる前記基準重りの重量を前記エンドエフェクタの重量として同定する、垂直多関節ロボットの慣性パラメータ同定システム。 - 前記制御部は、前記エンドエフェクタの往復旋回動作を所定速度以下の一定速度で行う、請求項1に記載の垂直多関節ロボットの慣性パラメータ同定システム。
- 前記重力トルク算出部は、前記関節角度算出部及び前記トルク算出部で算出した各関節角度における往路トルクと復路トルクとの平均値を各関節角度における重力トルクとして算出する、請求項1又は2に記載の垂直多関節ロボットの慣性パラメータ同定システム。
- 前記慣性パラメータ同定部は、前記慣性パラメータの1つである前記エンドエフェクタの重心位置の情報として、前記重力トルクが0となる関節角度を同定する、請求項1乃至3のいずれかに記載の垂直多関節ロボットの慣性パラメータ同定システム。
- 請求項1乃至4のいずれかに記載の垂直多関節ロボットの慣性パラメータ同定システムを搭載した垂直多関節ロボットの制御装置であって、
生産開始前に前記慣性パラメータ同定システムで同定した前記慣性パラメータに基づいて前記垂直多関節ロボットの制御パラメータを変更する制御パラメータ変更部を備える、垂直多関節ロボットの制御装置。 - 垂直多関節ロボットのアーム先端の手首部に交換可能に取り付けたエンドエフェクタをモータで駆動される前記手首部の関節軸によって旋回動作させるときの慣性パラメータを同定する垂直多関節ロボットの慣性パラメータ同定方法において、
前記エンドエフェクタを前記手首部の関節軸に作用する重力トルクが0となる関節角度を含む所定区間で往復旋回動作させ、前記エンドエフェクタの往復旋回動作中に前記手首部の関節軸の関節角度を計測して算出すると共に、各関節角度における前記モータのトルクを計測して算出し、
算出した往路の各関節角度における前記モータのトルクと復路の各関節角度における前記モータのトルクとに基づいて各関節角度における前記モータのトルクから摩擦トルクを補償した重力トルクを算出し、
算出した各関節角度における重力トルクに基づいて前記慣性パラメータを同定する、垂直多関節ロボットの慣性パラメータ同定方法であって、
事前に重量が異なる複数の基準重りを用意して、その基準重りを1個ずつ前記アーム先端の手首部に付け替えて前記往復旋回動作させて各関節角度における重力トルクを算出して前記複数の基準重りの各関節角度における重力トルクの算出データを記憶部に記憶しておき、
前記慣性パラメータの1つである前記エンドエフェクタの重量を同定する際に、前記算出した各関節角度における重力トルクを前記記憶部に記憶されている前記複数の基準重りの各関節角度における重力トルクと比較して両者の差が最小となる前記基準重りの重量を前記エンドエフェクタの重量として同定する、垂直多関節ロボットの慣性パラメータ同定方法。 - 請求項6に記載の垂直多関節ロボットの慣性パラメータ同定方法で同定した前記慣性パラメータを用いて前記垂直多関節ロボットを制御する垂直多関節ロボットの制御方法であって、
生産開始前に記慣性パラメータ同定方法で同定した前記慣性パラメータに基づいて前記垂直多関節ロボットの制御パラメータを変更してから生産を開始する、垂直多関節ロボットの制御方法。
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